О системе сау | Инженерные сети и коммуникации

1. Цели, принципы управления, виды систем управления, основные определения, примеры

Развитие и совершенствование промышленного производства (энергетики, транспорта, машиностроения, космической техники и т.д.) требует непрерывного увеличения производительности машин и агрегатов, повышения качества продукции, снижения себестоимости и, особенно в атомной энергетике, резкого повышения безопасности (ядерной, радиационной и т.д.) эксплуатации АЭС и ядерных установок.

Реализация поставленных целей невозможна без внедрения современных систем управления, включая как автоматизированные (с участием человека-оператора), так и автоматические (без участия человека-оператора) системы управления (СУ).

Определение: Управление – это такая организация того или иного технологического процесса, которая обеспечивает достижение поставленной цели.

Теория управления является разделом современной науки и техники. Она базируется (основывается) как на фундаментальных (общенаучных) дисциплинах (например, математика, физика, химия и т.д.), так и на прикладных дисциплинах (электроника, микропроцессорная техника, программирование и т.д.).

Любой процесс управления (автоматического) состоит из следующих основных этапов (элементов):

Для реализации Процесса Управления система управления (СУ) должна иметь:

Определение: Если система управления (СУ) содержит все перечисленные выше части, то она является замкнутой.

Определение:Управление техническим объектом с использованием информации о результатах управления называется принципом обратной связи.

Схематично такая система управления может быть представлена в виде:

Рис. 1.1.1 — Структура системы управления (СУ)

Если система управления (СУ) имеет структурную схему, вид которой соответствует рис. 1.1.1, и функционирует (работает) без участия человека (оператора), то она называется системой автоматического управления (САУ).

Если СУ функционирует с участием человека (оператора), то она называется автоматизированной СУ.

Если Управление обеспечивает заданный закон изменения объекта во времени независимо от результатов управления, то такое управление совершается по разомкнутому циклу, а само управление называется программным управлением.

К системам, работающим по разомкнутому циклу, относятся промышленные автоматы (конвейерные линии, роторные линии и т.д.), станки с числовым программным управлением (ЧПУ): см. пример на рис. 1.1.2.

Рис.1.1.2 — Пример программного управления

Задающее устройство может быть, например, и “копиром”.

Поскольку в данном примере нет датчиков (измерителей), контролирующих изготавливаемую деталь, то если, например, резец был установлен неправильно или сломался, то поставленная цель (изготовление детали) не может быть достигнута (реализована). Обычно в системах подобного типа необходим выходной контроль, который будет только фиксировать отклонение размеров и формы детали от желаемой.

Автоматические системы управления подразделяются на 3 типа:

САР и СС являются подмножествами САУ ==>

Определение: Автоматическая система управления, обеспечивающая постоянство какой-либо физической величины (группы величин) в объекте управления называется системой автоматического регулирования (САР).

Системы автоматического регулирования (САР) — наиболее распространенный тип систем автоматического управления.

Первый в мире автоматический регулятор (18-е столетие) – регулятор Уатта. Данная схема (см. рис. 1.1.3) реализована Уаттом в Англии для поддержания постоянной скорости вращения колеса паровой машины и, соответственно, для поддержания постоянства скорости вращения (движения) шкива (ремня) трансмиссии.

В данной схеме чувствительными элементами (измерительными датчиками) являются “грузы” (сферы). «Грузы» (сферы) также “заставляют” перемещаться коромысло и затем задвижку. Поэтому данную систему можно отнести к системе прямого регулирования, а регулятор — к регулятору прямого действия, так как он одновременно выполняет функции и “измерителя” и “регулятора”.

В регуляторах прямого действия

дополнительного источника

энергии для перемещения регулирующего органа не требуется.

Рис. 1.1.3 — Схема автоматического регулятора Уатта

В системах непрямого регулирования необходимо присутствие (наличие) усилителя (например, мощности), дополнительного исполнительного механизма, содержащего, например, электродвигатель, серводвигатель, гидропривод и т.д.

Примером САУ (системы автоматического управления), в полном смысле этого определения, может служить система управления, обеспечивающая вывод ракеты на орбиту, где управляемой величиной может быть, например, угол между осью ракеты и нормалью к Земле ==> см. рис. 1.1.4.а и рис. 1.1.4.б

4.1. Классификация по виду математического описания

По виду математического описания (уравнений динамики и статики) системы автоматического управления (САУ) подразделяются на линейные и нелинейные системы (САУ или САР).

Каждый “подкласс” (линейных и нелинейных) подразделяется на еще ряд “подклассов”. Например, линейные САУ (САР) имеют различия по виду математического описания. Поскольку в этом семестре будут рассматриваться динамические свойства только линейных систем автоматического управления (регулирования), то ниже приведем классификацию по виду математического описания для линейных САУ (САР):

1) Линейные системы автоматического управления, описываемые в переменных «вход-выход» обыкновенными дифференциальными уравнениями (ОДУ) с постоянными коэффициентами:

где

x(t)

– входное воздействие;

y(t)

– выходное воздействие (регулируемая величина).

Если использовать операторную («компактную») форму записи линейного ОДУ, то уравнение (1.4.1) можно представить в следующем виде:

где,

p = d/dt

— оператор дифференцирования;

L(p), N(p)

— соответствующие линейные дифференциальные операторы, которые равны:

2) Линейные системы автоматического управления, описываемые линейными обыкновенными дифференциальными уравнениями (ОДУ) с переменными (во времени) коэффициентами:

В общем случае такие системы можно отнести и к классу нелинейных САУ (САР).

3) Линейные системы автоматического управления, описываемые линейными разностными уравнениями:

где

f(…)

– линейная функция аргументов;

k = 1, 2, 3…

— целые числа;

Δt

– интервал квантования (интервал дискретизации).

Уравнение (1.4.4) можно представить в «компактной» форме записи:

Обычно такое описание линейных САУ (САР) используется в цифровых системах управления (с использованием ЭВМ).

4) Линейные системы автоматического управления с запаздыванием:

где

L(p), N(p)

— линейные дифференциальные операторы;

τ

— время запаздывания или постоянная запаздывания.

Если операторы L(p) и N(p) вырождаются (L(p) = 1; N(p) = 1), то уравнение (1.4.6) соответствует математическому описанию динамики звена идеального запаздывания:

а графическая иллюстрация его свойств привдена на рис. 1.4.1

Рис. 1.4.1 — Графики входа и выхода звена идеального запаздывания

5) Линейные системы автоматического управления, описываемые линейными дифференциальными уравнения в частных производных. Нередко такие САУ называют распределенными системами управления. ==> «Абстрактный» пример такого описания:

Система уравнений (1.4.7) описывает динамику линейно распределенной САУ, т.е. регулируемая величина зависит не только от времени, но и от одной пространственной координаты. Если система управления представляет собой «пространственный» объект, то ==>

где

6) САУ, описываемые системами ОДУ, или системами разностных уравнений, или системами уравнений в частных производных ==> и так далее…

Аналогичную классификацию можно предложить и для нелинейных САУ (САР)…

Для линейных систем выполеняются следующие требования:

Статической характеристикой называется зависимость выхода от величины входного воздействия в установившемся режиме (когда все переходные процессы затухли).

Для систем, описываемых линейными обыкновенными дифференциальными уравнениями с постоянными коэффициентами статическая характеристика получается из уравнения динамики (1.4.1) приравниванием нулю всех нестационарных членов ==>

На рис.1.4.2 представлены примеры линейной и нелинейных статических характеристик систем автоматического управления (регулирования).

Рис. 1.4.2 — Примеры статических линейных и нелинейных характеристикНелинейность членов, содержащих производные по времени в уравнениях динамики, может возникнуть при использовании нелинейных математических операций (*, /, нелинейные, поэтому САУ, описываемая подобным уравнением, является нелинейной в динамическом плане.

3. Основные законы управления

Если вернуться к последнему рисунку (структурная схема САУ на рис. 1.2.3), то необходимо “расшифровать” роль, которую играет усилительно-преобразующее устройство (какие функции оно выполняет).

Если усилительно-преобразующее устройство (УПУ) выполняет только усиление (или ослабление) сигнала рассогласования ε(t), а именно: , где пропорционального управления (П-управление).Если УПУ выполняет формирование выходного сигнала ε1(t), пропорционального ошибке ε(t) и интегралу от ε(t), т.е. пропорционально-интегрирующим (ПИ-управление). ==> b – коэффициент пропорциональности (в частном случае b = Const).

Обычно ПИ-управление используется для повышения точности управления (регулирования).

Если УПУ формирует выходной сигнал ε₁(t), пропорциональный ошибке ε(t) и ее производной, то такой режим называется пропорционально-дифференцирующим (ПД-управление): ==>

Обычно использование ПД-управления повышает быстродействие САУ

Если УПУ формирует выходной сигнал ε₁(t), пропорциональный ошибке ε(t), ее производной, и интегралу от ошибки ==> пропорционально-интегрально-дифференцирующим режимом управления (ПИД-управление).

ПИД-управление позволяет зачастую обеспечить “хорошую” точность управления при “хорошем” быстродействии

2. Структура систем управления: простые и многомерные системы

В теории управления техническими системами часто бывает удобно систему разделить на набор звеньев, соединенных в сетевые структуры. В простейшем случае система содержит одно звено, на вход которого подается входной воздействие (вход), на входе получается отклик системы (выход).

В теории Управления Техническими Системам используют 2 основных способа представления звеньев систем управления:

— в переменных “вход-выход”;

— в переменных состояния (более подробно см. разделы 6…7).

Представление в переменных “вход-выход” обычно используется для описания относительно простых систем, имеющих один “вход” (одно управляющее воздействие) и один “выход” (одна регулируемая величина, см. рисунок 1.2.1).

Рис. 1.2.1 – Схематическое представление простой системы управления

Обычно такое описание используется для технически несложных САУ (систем автоматического управления).

В последнее время широкое распространение имеет представление в переменных состояния, особенно для технически сложных систем, в том числе и для многомерных САУ. На рис. 1.2.2 приведено схематичное представление многомерной системы автоматического управления, где u1(t)…um(t) — управляющие воздействия (вектор управления), y1(t)…yp(t) — регулируемые параметры САУ (вектор выхода).

Рис. 1.2.2 — Схематическое представление многомерной системы управленияя

Рассмотрим более детально структуру САУ, представленную в переменных “вход-выход” и имеющую один вход (входное или задающее, или управляющее воздействие) и один выход (выходное воздействие или управляемая (или регулируемая) переменная).

Предположим, что структурная схема такой САУ состоит из некоторого числа элементов (звеньев). Группируя звенья по функциональному принципу (что звенья делают), структурную схему САУ можно привести к следующему типовому виду:

Рис. 1.2.3 — Структурная схема системы автоматического управления

Символом ε(t) или переменнойε(t) обозначается рассогласование (ошибка) на выходе сравнивающего устройства, которое может “работать” в режиме как простых сравнительных арифметических операций (чаще всего вычитание, реже сложение), так и более сложных сравнительных операций (процедур).

Так какy1(t) = y(t)*k1, где k1 — коэффициент усиления, то ==> ε(t) = x(t) — y1(t) = x(t) — k1*y(t)

Задача системы управления состоит в том (если она устойчива), чтобы “работать” на уничтожение рассогласования (ошибки) ε(t), т.е. ==>ε(t) → 0.

Следует отметить, что на систему управления действуют как внешние воздействия (управляющее, возмущающее, помехи), так и внутренние помехи. Помеха отличается от воздействия стохастичностью (случайностью) своего существования, тогда как воздействие почти всегда детерминировано.

Для обозначения управляющего (задающего воздействие) будем использовать либо x(t), либо u(t).

4.2. Классификация по характеру передаваемых сигналов

По характеру передаваемых сигналов системы автоматического управления (или регулирования) подразделяются:

Системой непрерывного действия называется такая САУ, в каждом из звеньев которой непрерывному изменению входного сигнала во времени соответствует непрерывное изменение выходного сигнала, при этом закон изменения выходного сигнала может быть произвольным. Чтобы САУ была непрерывной, необходимо, чтобы статические характеристики всех звеньев были непрерывными.

Рис. 1.4.3 — Пример непрерывной системы

Системой релейного действия называется САУ, в которой хотя бы в одном звене при непрерывном изменении входной величины выходная величина в некоторые моменты процесса управления меняется “скачком” в зависимости от величины входного сигнала. Статическая характеристика такого звена имеет точки разрыва или излома с разрывом.

Рис. 1.4.4 — Примеры релейных статических характеристик

Системой дискретного действия называется система, в которой хотя бы в одном звене при непрерывном изменении входной величины выходная величина имеет вид отдельных импульсов, появляющиеся через некоторый промежуток времени.

Звено, преобразующее непрерывный сигнал в дискретный сигнал, называется импульсным. Подобный вид передаваемых сигналов имеет место в САУ с ЭВМ или контроллером.

Наиболее часто реализуются следующие методы (алгоритмы) преобразования непрерывного входного сигнала в импульсный выходной сигнал:

На рис. 1.4.5 представлена графическая иллюстрация алгоритма амплитудно-импульсной модуляции (АИМ). В верхней части рис. представлена временная зависимость x(t) — сигнала на входе в импульсное звено. Выходной сигнал импульсного блока (звена) y(t) – последовательность прямоугольных импульсов, появляющихся с постоянным периодом квантования Δt (см. нижнюю часть рис.).

Рис. 1.4.5 — Реализация амплитудно-импульсной модуляции

Данный метод импульсной модуляции был весьма распространен в электронно-измерительной аппаратуре систем управления и защиты (СУЗ) ядерных энергетических установок (ЯЭУ) в 70-х…80-х годах прошлого столетия.

На рис. 1.4.6 представлена графическая иллюстрация алгоритма широтно-импульсной модуляции (ШИМ). В верхней части рис. 1.14 представлена временная зависимость x(t) – сигнала на входе в импульсное звено. Выходной сигнал импульсного блока (звена) y(t) – последовательность прямоугольных импульсов, появляющихся с постоянным периодом квантования Δt (см. нижнюю часть рис. 1.14).

Рис. 1.4.6 — Реализация широтно-импульсной модуляции

Данный метод импульсной модуляции в настоящее время является наиболее распространенным в электронно-измерительной аппаратуре систем управления и защиты (СУЗ) ядерных энергетических установок (ЯЭУ) и САУ других технических систем.

Завершая данный подраздел, необходимо заметить, что если характерные постоянные времени в других звеньях САУ (САР) существенно больше Δt (на порядки), то импульсная система может считаться непрерывной системой автоматического управления (при использовании как АИМ, так и ШИМ).

4.3. Классификация по характеру управления

По характеру процессов управления системы автоматического управления подразделяются на следующие типы:

Выходной стохастический сигнал характеризуется:

Стохастичность характера процесса управления обычно наблюдается в

существенно нелинейных САР

как с точки зрения статической характеристики, так и с точки зрения (даже в большей степени) нелинейности динамических членов в уравнениях динамики.

Рис. 1.4.7 — Распределение выходной величины стохастической САУ

Кроме приведенных основных видов классификации систем управления, существуют и другие классификации. Например, классификация может проводиться по методу управления и основываться на взаимодействии с внешней средой и возможности адаптации САУ к изменению параметров окружающей среды. Системы делятся на два больших класса:

1) Обыкновенные (несамонастраивающиеся) СУ без адаптации; эти системы относятся к разряду простых, не изменяющих свою структуру в процессе управления. Они наиболее разработаны и широко применяются. Обыкновенные СУ подразделяются на три подкласса: разомкнутые, замкнутые и комбинированные системы управления.

2) Самонастраивающиеся (адаптивные) СУ. В этих системах при изменении внешних условий или характеристик объекта регулирования происходит автоматическое (заранее не заданное) изменение параметров управляющего устройства за счет изменения коэффициентов СУ, структуры СУ или даже введения новых элементов.

Другой пример классификации: по иерархическому признаку (одноуровневые, двухуровневые, многоуровневые).

Продолжение здесь:

3. ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВЕНЬЕВ И СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ (РЕГУЛИРОВАНИЯ).

Адаптивные системы

Если вы заинтересовались тем, как управлять  САУ адаптивного типа, то для начала следует понять, что здесь есть три подкласса:

1. экстремальный;
2. самонастройка параметров;
3. самонастройка структуры.

Экстремальное регулирование – это стабилизирующая система, следящая или имеющая программное управление. При этом используется настройка (закон или программа), которая способна измениться под воздействием разных факторов и возмущений. В результате программа позволяет системе автоматически выйти на наилучший режим работы.

Сама же система отличается наличием специального устройства автоматического поиска, которое может анализировать некоторые характеристики объекта. По этому анализу и подается нужный сигнал, что позволяет получить нужное значение, имеющее экстремальную величину.

Система с самонастройкой своих параметров может изменить ряд параметров управления, для повышения стабильности работы всей системы. Естественно, чтобы обеспечить такой результат используется определенная программа расчетов.

Самонастройка структуры дает возможность переключать элементы в схеме соединения. Или даже ввести ряд новых элементов. В результате задача будет решена наилучшим образом.

Вторая мировая война (1939—1945)

Полномасштабная война потребовала от воюющих сторон полного использования всех имеющихся ресурсов, первой из стран с этим столкнулась Германия — многие устаревшие и трофейные танки были переделаны в САУ, на базе собственных современных машин создавались более дешёвые и простые в производстве самоходно-артиллерийские установки.

Широко известны выдающиеся немецкие штурмовые орудия StuG III и StuG IV на базе Pz Kpfw III и Pz Kpfw IV, соответственно, самоходные гаубицы Wespe, Hummel, Grille и истребители танков Marder, и Elefant (до 27 февраля 1944 года назывались «Фердинанд»).

Красная Армия встретила войну не имея крупносерийных самоходок (хотя некоторые исследователи относят тяжёлый танк КВ-2 к штурмовым орудиям), однако уже в июле 1941 года была создана САУ ЗИС-30, а к концу 1942 года на вооружение поступили первые серийные штурмовые орудия СУ-122.

27 декабря 1942 года вышло Постановление ГКО № 2662 «О сформировании самоходных артиллерийских полков РГК»[8], согласно которому были сформированы первые два самоходно-артиллерийских полка — 1433 сап и 1134 сап (по 17 СУ-76 и 8 СУ-122 в каждом).

К 9 мая 1945 года в составе Красной Армии имелось 12 самоходно-артиллерийских бригад (7 легких, 4 средних и 1 тяжёлая), 256 самоходно-артиллерийских полков (119 лёгких, 81 средних и 56 тяжёлых), 70 отдельных самоходно-артиллерийских дивизионов в составе стрелковых дивизий и 21 дивизион в составе лёгких самоходно-артиллерийских бригад.[9]

Противостояние с тяжёлой немецкой бронетехникой привело к появлению таких образцов советских самоходок, как СУ-100, ИСУ-122 и ИСУ-152. Все советские САУ того времени (в отличие от сильно специализированных немецких) были универсальными боевыми машинами.

Модернизированные СУ-100 и ИСУ-152 находились на вооружении Советской Армии ещё два десятка лет после окончания Второй мировой войны. Завод Уралмаш в Екатеринбурге выпустил последнюю СУ-100 в 1946 году, в боях она не побывала — рабочие установили самоходку на постамент в качестве памятника[10].

Англоамериканские конструкторы сосредоточились в большей степени на развитии класса самоходных гаубиц (M7 Priest, М12, Bishop, Sexton) и в несколько меньшей на развитии противотанковых САУ (M10 Wolverine, M18 Hellcat, M36 Jackson, Archer).

Истребители танков

Как можно понять из названия, такие боевые машины специализируются на уничтожении бронетехники. Как правило, они получают в качестве вооружения длинноствольные полуавтоматические орудия калибром от 57 до 100 мм с унитарным способом заряжения, позволяющим достичь высокой скорострельности.

Тяжелые истребители танков, предназначенные для борьбы с аналогичными машинными противника и тяжелыми танками, могут вооружаться длинноствольными орудиями с раздельным заряжением, калибр которых доходит до 155 мм. Установки такого класса малоэффективны против укреплений и пехоты.

Скачок в развитии они получили во времена Второй мировой войны. Характерными представителями истребителей танков того времени являются советская САУ модели СУ-100 и немецкая «Ягдпантера». В настоящее время установки этого класса уступили свое место ракетным противотанковым системам и боевым вертолетам, которые гораздо эффективнее справляются с танками.

Компоновка сау

Наиболее распространённые в настоящее время самоходные гаубицы, как правило, строятся либо на базе лёгких многоцелевых легкобронированных гусеничных машин, либо на базе танковых шасси. Однако и в том, и в другом случае компоновка узлов и агрегатов практически одинакова.

В отличие от танка, башенная установка орудия располагается не в средней, а в задней части бронекорпуса машины для более удобной подачи боеприпасов с грунта. Соответственно моторно-трансмиссионная группа располагается в средней и/или передней части бронекорпуса.

Из-за расположения трансмиссии в носовой части машины ведущими являются передние колёса (у современных танков, как правило, наоборот — ведущие колеса располагаются сзади). Рабочее место механика-водителя (отделение управления) находится рядом с коробкой передач по центру или левому борту машины, двигатель располагается между отделением управления и боевым отделением.

В боевом отделении находится расчёт орудия, возимый боезапас, подсистемы устройства и наведения орудия.

Артиллерийская ЗСУ (зенитная самоходная установка) по своим компоновочным решениям довольно разнообразны: для них может использоваться как описанный выше вариант компоновочной схемы самоходной гаубицы, так и размещение узлов и агрегатов по танковому образцу.

Последнее характерно для советских артиллерийских ЗСУ (яркий пример ЗСУ «Шилка»). Иногда ЗСУ представляет собой танк, у которого штатная башня заменена на специальную со скорострельными орудиями ПВО и соответствующими системами наведения. В последнем случае это уже не ЗСУ а полноценный танк ПВО.

Существуют конструкции на тяжёлых автомобильных шасси, например, чешская 152-мм самоходная пушка-гаубица vz.77 «Дана» на шасси автомобиля Tatra-815 с колёсной формулой 8×8.

Некоторые современные сау

• 2С25 «Спрут-СД» — самоходная противотанковая пушка (СПТП), предназначенная для борьбы с танками и другой бронетехникой и живой силой противника в составе подразделений воздушно-десантных войск;
• 2С31 «Вена» — САУ батальонной артиллерии, предназначеная для подавления живой силы, артиллерийских и миномётных батарей, ракетных установок, бронированных целей, огневых средств и пунктов управления в интересах мотострелковых (механизированных) батальонов сухопутных войск;
• 2С34 «Хоста» — САУ батальонной артиллерии, являющаяся глубокой модернизацией 2С1 «Гвоздики» с внедрением ряда компонентов 2С31 «Вены», 2С23 «Ноны-СВК», а также «Объекта 118» (ГМЗ) и предназначена для подавления живой силы, артиллерийских и миномётных батарей, ракетных установок, бронированных целей, огневых средств и пунктов управления на расстоянии до 14 км;
• 2С35 «Коалиция-СВ» — российский 152-мм межвидовой артиллерийский комплекс на базе танка «Т-90» с максимальной дальностью стрельбы до 80 км, максимальным возимым боезапасом до 70 выстрелов и скорострельностью до 16 выстрелов в минуту.
• M109A7 «Паладин» — полностью переработанная модель САУ М109.
• PzH 2000 — САУ, разработанная компанией Krauss-Maffei Wegmann, стоит на вооружении ряда стран НАТО;
• CAESAR — 155-мм САУ, разработанная и производимая фирмой Nexter на вооружении Франции, Дании, Индонезии, Саудовской Аравии и Таиланда;
• FH77 BW L52 «Арчер» — 155-мм многоцелевая самоходная артиллерийская гаубица, отличительной особенностью является отсутствие необходимости в дополнительных номерах расчёта для её заряжания. Разработана концерном «BAE Systems Bofors».

Отличие сау от буксируемой артиллерии

Самоходные артиллерийские установки имеют в сравнении с буксируемыми орудиями как достоинства так и недостатки.

К достоинствам следует отнести:

Недостатками в сравнении с буксируемой артиллерией являются:

Высокая автономность, возможность быстрой смены позиций, наличие бронирования обеспечивают высокую выживаемость САУ на поле боя, их большую устойчивость к контрбатарейному огню, что частично компенсирует их высокую стоимость.

Использование буксируемой артиллерии сильно осложнено в условиях применения ОМП, что привело к массовой разработке САУ с закрытыми боевыми отделениями в послевоенный период.

В то же время, самоходные орудия (особенно тяжёлые штурмовые орудия) обладают гораздо большими размерами и массой в сравнении с буксируемыми аналогами, что существенно усложняет их транспортировку железнодорожным и авиатранспортом, преодоление водных преград, требует наличия ремонтной базы и существенных запасов ГСМ.

Способность САУ перемещаться в составе механизированных частей позволяет существенно повысить их огневую мощь в наступательных операциях, в обороне же оперативно реагировать на перемещения и прорывы противника.

Отличия сау от танков

Самоходные орудия отличаются от танков принципами боевого применения и характером решаемых ими задач. Прежде всего это касается баланса огневой мощи, защищённости и подвижности, гармоничное сочетание которых определяет, в частности, сущность танка или любой другой боевой машины.

САУ — разновидность артиллерии, обладающая высокой подвижностью и проходимостью и достаточной защищённостью, что позволяет ей обеспечивать непрерывное огневое сопровождение движущихся войск. САУ, как правило, не вооружаются пулемётами. Танки же способны действовать как с пехотой, так и самостоятельно.

Ударное вооружение САУ мощнее такового у танка, но САУ защищена хуже танка той же массы[5]. Броня САУ предназначена, прежде всего, для защиты от стрелкового оружия десантных и разведывательных подразделений противника, а также от осколков осколочных и осколочно-фугасных снарядов, что и определяет отсутствие динамической и активной защиты.

При этом мощность вооружения артиллерийских установок значительно больше, чем у танков. Это определяет большую длину и вес ствола, более совершенное навигационное и прицельное оборудование, наличие баллистических вычислителей (программных приложений в боевых компьютерах современных САУ) и других вспомогательных средств, повышающих эффективность стрельбы.

Особо следует обратить внимание на орудие САУ, которое является стандартным артиллерийским орудием, со всеми следующими из этого преимуществами над танковым орудием (в частности в баллистике и способности стрелять с закрытых позиций), тогда как танковое орудие (в том числе, в силу своей баллистики) предназначено только для стрельбы прямой наводкой (в современных танках обеспечивается электронными приборами).

По назначению

В послевоенные годы в СССР было проведено изучение и обобщение боевого опыта, на основании которого была произведена классификация самоходных артиллерийских орудий. В зависимости от назначения они подразделялись на следующие группы[6]:

Вермахт использовал довольно сложную систему классификации бронетехники. Армейская классификация включала следующие типы бронетехники, которые могут быть отнесены к САУ[7]:

Примечания

Ранний период развития (1914—1939)

В начале своего развития самоходно-артиллерийские установки представляли широкий конгломерат разнообразных конструктивных идей и их воплощений в металле. На полях сражений Первой мировой войны применялись артиллерийские орудия, установленные на шасси коммерческих грузовиков, сельскохозяйственных тракторов и даже на гусеничных шасси, приводимых в движение электроэнергией по проводам от внешнего электрогенератора (при ничтожно малых продвижениях в условиях позиционной войны это было неудивительно).

Однако развитие танков определило дальнейший ход конструкторских поисков — пришло осознание того факта, что танковая база является наиболее оптимальной для монтажа мощных артиллерийских систем. Не были забыты и орудия на небронированных автошасси — в то время они обладали гораздо большей мобильностью, чем тихоходные танки и могли оперативно перебрасываться на наиболее опасные участки боевых действий.

В России проект сверхтяжёлой сильнобронированной САУ для борьбы с укреплениями врага был предложен В. Д. Менделеевым, — сыном знаменитого химика Д. И. Менделеева. Этот проект, известный под названием «Танк Менделеева», являлся весьма передовым для своего времени, однако не был воплощён в металле.

В 1920-е годы с самоходными артиллерийскими установками активно экспериментировали в Советском Союзе и Германии. Также известный танковый конструктор У. Кристи построил ряд прототипов САУ в США. Однако большинство этих проектов можно классифицировать как суррогатные САУ на автомобильных или тракторных шасси — сказывалась нехватка или отсутствие промышленной базы и достаточного количества танковых шасси.

В последующее десятилетие СССР и нацистская Германия создали производительное танкостроение и, как следствие многочисленные танковые силы, и появилась возможность задействовать танковые шасси для создания САУ. В СССР создали экспериментальные прототипы тяжёлых САУ СУ-14 на базе тяжёлых танков Т-35 и Т-28.

Выпустили мелкой серией самоходки непосредственной поддержки пехоты на базе лёгкого танка Т-26 и танкеткиТ-27. В Германии для переделки под САУ использовали устаревшие лёгкие танки Pz Kpfw I. В других странах САУ рассматривались как суррогат танков и практически не использовались.

Резюме

Итак, что такое САУ? В широком смысле в качестве САУ можно рассматривать все боевые машины, которые вооружены пушками. Однако в узком смысле к САУ относятся только те машины, которые вооружаются пушками или гаубицами, но не являются танками или бронеавтомобилями.

Виды САУ разнообразны, равно как и сфера их применения. Они могут иметь колесное или гусеничное шасси, защищаться или не защищаться броней, иметь фиксированную или башенную монтировку основного орудия. Многие самоходные артиллерийские установки мира, оборудованные башенной установкой, внешне напоминают танки. Однако они существенно отличаются от танков по тактическому применению и балансу «броня-вооружение».

Самоходная артиллерийская установка (САУ) начала свою историю примерно тогда же, когда и первые пушечные бронеавтомобили, – в начале 20 века. Более того, с точки зрения современной военной науки, первые французские танки были скорее аналогом более поздних САУ, нежели танками.

В начале двадцать первого века, благодаря внушительному скачку военной науки, САУ, по мнению многих экспертов, стали претендовать на первенство среди прочей бронетехники. Раньше, оно, безусловно, принадлежало танкам. Роль САУ в условиях современного военного сражения растет с каждым годом.

Самоходные гаубицы

Представляют собой мобильные орудия для огня с закрытых позиций. По сути, это самоходный аналог буксируемой артиллерии. Такие САУ вооружались артиллерийскими системами калибром от 75 до 406 миллиметров. Они имели легкое противоосколочное бронирование, которое защищало разве что от контрбатарейного огня.

Особое распространение получили самоходные гаубицы калибром более 152 миллиметров. Они могут наносить удар по врагу ядерными боеприпасами, что дает возможность уничтожать крупные объекты и целые группы войск при малом количестве выстрелов. Во времена Второй мировой войны прославились немецкие машины Wespe и Hummel, американские гаубицы M7 (Priest)

и M12, а также британские САУ Sexton и Bishop. СССР пробовала наладить выпуск таких машин (модель Су-5) еще в 40-х годах прошло века, однако эта попытка не увенчалась успехом. Сегодня на вооружении современной российской армии стоит одна из лучших самоходных гаубиц в мире – 2С19 «Мста-С» калибром 152 мм. В армиях стран НАТО на вооружении стоит ее альтернатива 155-миллиметровая САУ «Паладин».

Современный период (1945 — настоящее время)

Развитие концепции основного боевого танка привело к исчезновению штурмовых орудий как класса боевых машин. Многочисленные ракетные противотанковые системы и боевые вертолёты сделали морально устаревшими САУ-истребители танков. Как результат дальнейшее развитие получили самоходные гаубицы и зенитные самоходные установки (ЗСУ).

В последнее время многие подклассы ЗСУ эволюционировали от артиллерийских и ракетных к комбинированным — ракетно-артиллерийским. В СССР бурное развитие ракетных технологий даже негативно сказалось на развитии ствольной артиллерии, но к началу 1970-х годов САУ-ветеранам Великой Отечественной войны пришли на смену современные артиллерийские комплексы 122-мм 2С1 «Гвоздика», 152,4-мм 2С3 «Акация» и 2С5 «Гиацинт», 203-мм 2С7 «Пион», 240-мм самоходный миномёт 2С4 «Тюльпан», известные также как «Цветочная серия».

Дальнейшее развитие привело к созданию самых совершенных советских и российских САУ: авиадесантируемой 120-мм 2С9 «Нона», 152,4-мм 2С19 «Мста-С» и 152,4-мм 2С35 «Коалиция-СВ». Линию развития артиллерийских ЗСУ продолжили комплексы ЗСУ-23-4 «Шилка». Пришедшая на смену «Шилке» 2К22 «Тунгуска» — уже ракетно-артиллерийская ЗСУ.

Несмотря на огромное развитие современного высокоточного ракетного оружия не утратили своего значения самоходные гаубицы. Основные причины развития самоходных артиллерийских установок это:

Благодаря современным радиолокационным и космическим средствам разведки и навигации повышена точность огня ствольной артиллерии. Автоматизированные системы управления способны одновременно наводить на цель десятки орудий, синхронизируя их выстрелы.

На сегодняшний день на вооружении многих стран мира стоят самоходные артиллерийские установки, как гусеничные, так и колесные самоходные артиллерийские системы.

Суррогатные

Представляют собой импровизированные боевые машины, сконструированные на базе коммерческих грузовиков, артиллерийских тягачей или тракторов. Бронирование у суррогатных САУ, как правило, отсутствовало. Среди отечественных установок такого класса распространение получила 57-миллиметровая противотанковая самоходная боевая машина ЗиС-30, построенная на базе гусеничного артиллерийского тягача «Комсомолец».

Типичная самоходная артиллерийская установка СССР с успехом совмещала в себе функции сразу нескольких классов. Явным тому примером стала модель ИСУ-152. Немцы придерживались стратегии создания узкоспециализированных САУ. Как следствие, некоторые немецкие установки были лучшими в своих классах.

Тактика применения сау

Согласно современной концепции ведения боя основными областями применения самоходно-артиллерийских установок являются задачи мобильной поддержки артиллерийским огнём с закрытых огневых позиций частей и подразделений других родов войск и артиллерийское наступление.

Благодаря высокой мобильности САУ способны сопровождать танки в ходе глубоких прорывов обороны противника, резко повышая боевые возможности прорвавшихся танковых и мотопехотных подразделений. Та же мобильность делает возможным внезапное нанесение по противнику артиллерийских ударов силами самоходной артиллерии самостоятельно без содействия иных родов войск.

Для этого заранее методом полной подготовки рассчитываются все данные для стрельбы. САУ выдвигаются на огневую позицию, ведут огонь по противнику без пристрелки и иногда даже без корректировки, затем уходят с огневой позиции. Таким образом, когда противник определит местоположение огневой позиции и примет меры, будет поздно, — САУ там уже нет.

В случае прорыва вражеских танков и мотопехоты самоходки могут использоваться и как эффективное противотанковое средство. Для этого в их боекомплекте есть специальные типы снарядов, такие, как управляемый крылатый 152,4-мм артиллерийский снаряд «Краснополь».

В последнее время САУ освоили новое для себя применение в роли «сверхтяжёлой противоснайперской винтовки», способной уничтожать вражеских снайперов в весьма трудных для поражения другими огневыми средствами условиях (например разрушать укрытия снайперов).

Вооружённые тактическими ядерными снарядами, одиночные САУ способны уничтожать крупные объекты, такие, как аэродромы, железнодорожные станции, форты (укреплённые населённые пункты) и скопления войск противника. При этом их снаряды практически не поддаются перехвату, в отличие от тактических ракет с ЯБЧ или самолётов с ядерными авиабомбами.

Эрзац сау

В условиях дефицита средств непосредственной огневой поддержки участники вооружённых конфликтов использовали имеющиеся ресурсы для создания эрзац САУ.

Обычно подобные машины создаются путём кустарной установки буксируемых орудий и миномётов на шасси грузовиков или бронетехники.

Типичными примерами являются установка зенитных установок ЗУ-23-2, С-60, миномётов Василёк на шасси МТ-ЛБ и грузовиков.

В конфликтах малой интенсивности и при (контр)партизанских действиях подобные машины зарекомендовали себя как ценное средство усиления боевых групп.